淺談機電一體化技術的教學改革與發展趨勢

【摘要】針對機電一體化專業教學不能滿足經濟快速發展的需求這一現狀，提出了以實踐為導向的機電一體化教學改革。闡述了機電教學改革的必要性、思路和方法，提出在實踐環節深化改革，在專業培養方案上努力突出專業特色的重要性；闡述了由于科學技術的發展使不同學科產生交叉與滲透，促進了工程領域的技術革命與六大發展趨勢。

【關鍵詞】機電一體化 教學改革 專業特色 智能化

一、引言

隨著現代化工業生產的發展，由氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等學科的強烈相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業科技的重要組成部分。但是也存在不足之處，學生畢業后大部分被分配在生產第一線，所從事的工作不是研究、設計、開發、決策等，而是操作設備、制定工藝、籌劃工裝卡具、調整試車、查找故障和排除故障，在學校學的知識相當一部分用不上，而現場工作所必需的工作能力又不具備。

二、改革的必要性

隨著國民經濟的增長，社會對人才的需求也開始增長，社會對人才特別是機電一體化專業人才的知識結構提出了新的要求。舊的辦學模式在人才培養的方法和途徑上受到很大的制約，使畢業生在理論研究的領域里“缺乏理論”，在技術應用領域內“缺乏應用”。有的專業由于課時設置不合理、教學方法陳舊等諸多原因，學生理論知識學習不扎實，又缺乏必要的社會實踐與動手能力，以至于課程結束后，了解的只是一些課本上的理論知識。

三、改革的思路

1 制定適應新形勢的教學內容。制定符合現代化建設要求的機電一體化專業教學計劃，遵循國家、省教委的有關文件精神，以綜合素質培養為基礎，以能力培養為主線。圍繞培養目標，對知識、能力、素質等方面進行合理的綜合安排，力求整體優化，培養實用的職業技術人才。

2 先進教學手段的應用。(1)運用多媒體進行直觀教學。(2)聯系生活，啟發學生思維，理論與實踐相結合。(3)與時俱進，激發學生的求知欲。

3 改革優化實踐環節。為了培養學生專業技術能力，改革傳統的實踐教學模式，將實踐教學分為三個階段進行：(1)實驗技能訓練。實驗技能訓練主要包括專業基礎課和專業課中的實驗，使學生掌握基本實驗儀器的使用，基本數據的測量、采集和基本實驗方法的運用。(2)單項技能訓練。單項技能訓練主要包括金工實習、數控實訓等，學生進行基本技能(鉗工、機加工、電工)、職業基本素質(數控車、數控銑、加工中心的編程和操作)的訓練。通過訓練使學生掌握相應的技能，參加職業資格考核取得數控工藝員或數控車、銑、加工中心操作工等級職業資格證書。(3)綜合技能訓練。綜合技能訓練主要包括生產實習、頂崗實習等，學在實訓中，采用邊教、邊學、邊做的教學方法，通過典型零件數控加工案例引導教學設計，針對實際零件數控加工任務討論工藝解決方案，并在加工現場實施，形成不同零件加工效果的直觀比較和認識，有效培養學生的技術應用能力，畢業后實現“零距離上崗”。

四、機電一體化的智能化發展

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。未來機電一體化的主要發展方向有：

1 智能化。智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。

2 模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。

3 網絡化。20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

4 微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5 綠色化。工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。

6 系統化。系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。

總之，機電專業教學需從實際出發，確定教學改革思路、培養目標，深入改革課程體系、教學方法和教學內容，使專業人才培養與未來社會發展需要相適應。由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。